RU2638604C2 - Method of production of shaped castings - Google Patents
Method of production of shaped castings Download PDFInfo
- Publication number
- RU2638604C2 RU2638604C2 RU2015129264A RU2015129264A RU2638604C2 RU 2638604 C2 RU2638604 C2 RU 2638604C2 RU 2015129264 A RU2015129264 A RU 2015129264A RU 2015129264 A RU2015129264 A RU 2015129264A RU 2638604 C2 RU2638604 C2 RU 2638604C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- melt
- alloy
- pouring
- minutes
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к литейному производству, в частности к способам получения фасонных отливок из сплавов, преимущественно легкоплавких, с использованием модифицирующей термовременной обработки расплава. Изобретение может быть использовано в машиностроении, а также при производстве художественно-декоративных изделий из оловянных сплавов.The invention relates to foundry, in particular to methods for producing shaped castings from alloys, mainly fusible, using modifying heat-time processing of the melt. The invention can be used in mechanical engineering, as well as in the production of art and decorative products from tin alloys.
Модифицирующая обработка посредством наложения внешних физических воздействий имеет целью повышение плотности и качества отливок за счет измельчения и гомогенизации структуры металла и включает в себя следующие способы воздействия на расплав: нагрев и охлаждение с заданной скоростью, вибрационную и ультразвуковую обработку, воздействие электрического, магнитного, электромагнитного полей, пропускание электрического тока и т.п. [Курдюмов А.В., Пикунов М.В., Чурсин В.М., Бибиков В.Л. Производство отливок из сплавов цветных металлов. Учебник для вузов. - М.: Металлургия, 1986, 416 с.]. Термовременная обработка расплава включает предварительный нагрев до определенной температуры, выдержку расплава при этой температуре, ускоренное охлаждение до температуры заливки с последующей быстрой заливкой и кристаллизацией. Достижение эффекта модифицирования обусловлено созданием в расплаве при высоких температурах микронеоднородного строения, способного вызвать изменения в макроструктуре отливки и микроструктуре сплава. [Пикунов М.В. Плавка металлов, кристаллизация сплавов, затвердевание отливок: Учебное пособие для вузов. - М.: МИСиС, 2005. - 416 с., с.361]. Обработка посредством наложения внешних силовых полей (вибрационная, ультразвуковая, электрического, магнитного, электромагнитного полей, пропускании электрического тока) применяется, в основном, в лабораторных условиях, поскольку имеет существенные недостатки, главными из которых являются сложность организации процесса передачи силовой энергии в практических условиях значительному объему расплава при высоких температурах, низкая стойкость электродов и волноводов в агрессивной среде жидкого металла и т.п.Modifying treatment by applying external physical influences aims to increase the density and quality of castings due to grinding and homogenization of the metal structure and includes the following methods of influencing the melt: heating and cooling at a given speed, vibration and ultrasonic treatment, exposure to electric, magnetic, electromagnetic fields passing electric current, etc. [Kurdyumov A.V., Pikunov M.V., Chursin V.M., Bibikov V.L. Production of castings from non-ferrous metal alloys. Textbook for high schools. - M.: Metallurgy, 1986, 416 p.]. Thermal processing of the melt includes preheating to a certain temperature, holding the melt at this temperature, accelerated cooling to the pouring temperature, followed by rapid casting and crystallization. The achievement of the modification effect is due to the creation of a micro-inhomogeneous structure in the melt at high temperatures, which can cause changes in the macrostructure of the casting and the microstructure of the alloy. [Pikunov M.V. Metal smelting, crystallization of alloys, solidification of castings: Textbook for universities. - M .: MISiS, 2005. - 416 p., S. 361]. Processing by applying external force fields (vibration, ultrasound, electric, magnetic, electromagnetic fields, electric current transmission) is used mainly in laboratory conditions, since it has significant drawbacks, the main of which are the complexity of organizing the process of transferring power energy in practical conditions volume of the melt at high temperatures, low resistance of electrodes and waveguides in an aggressive environment of liquid metal, etc.
Известен способ получения отливок из легкоплавких сплавов свинец-сурьма [Авт. св. №1659170], включающий перегрев расплава перед заливкой до температур, на 300-400 град превышающих температуру ликвидус сплава, охлаждение до температур заливки (230-350°C) со скоростью 0,2-1 град/с, перемешивание и охлаждение расплава в форме со скоростью 1-400 град/с. Основным недостатком известного способа является малая скорость охлаждения расплава после перегрева до температуры заливки. В условиях медленного охлаждения достигнутая при перегреве гомогенная микронеоднородная структура разрушается: в расплаве при низких температурах (вблизи температуры заливки) формируется естественная грубая макронеоднородная структура. Высокие скорости охлаждения при кристаллизации позволяют несколько измельчить зерно (чаще только в поверхностном слое отливок), однако желаемый эффект модифицирования в виде однородной мелкозернистой структуры всего сечения отливки не достигается. При этом в отливках формируется крупнозернистая макронеоднородная структура с низкими значениями плотности и прочностных свойств сплавов.A known method of producing castings from fusible alloys of lead-antimony [Auth. St. No. 1659170], including overheating of the melt before pouring to temperatures 300–400 degrees higher than the liquidus temperature of the alloy, cooling to pouring temperatures (230-350 ° C) at a speed of 0.2–1 deg / s, mixing and cooling the melt in the form at a speed of 1-400 deg / s. The main disadvantage of this method is the low cooling rate of the melt after overheating to the pouring temperature. Under conditions of slow cooling, the homogeneous microinhomogeneous structure achieved during overheating is destroyed: a natural coarse macroinhomogeneous structure is formed in the melt at low temperatures (near the pouring temperature). High cooling rates during crystallization allow the grain to be slightly crushed (most often only in the surface layer of castings), however, the desired modification effect in the form of a uniform fine-grained structure of the entire section of the casting is not achieved. At the same time, a coarse-grained macroinhomogeneous structure with low density and strength properties of the alloys is formed in the castings.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения фасонных отливок из высокопрочных литейных сплавов [Авт. cв. №1595625, МПК B22D 27/00], в котором сплав перед заливкой нагревают до температуры, превышающей на 10-20К температуру гомогенизации расплава, выдерживают в течение 5-15 мин, охлаждают до температуры заливки и выдерживают перед заливкой еще в течение 5-10 мин. В предлагаемом способе температуру гомогенизации определяли путем измерения кинематической вязкости жидкого металла в процессе нагрев-охлаждение по соответствующим температурам появления гистерезисных явлений.Closest to the proposed method is a method for producing shaped castings from high-strength cast alloys [Auth. St. No. 1595625, IPC B22D 27/00], in which the alloy is heated before casting to a temperature that is 10-20 K higher than the melt homogenization temperature, maintained for 5-15 minutes, cooled to the casting temperature and kept for another 5-10 minutes min In the proposed method, the homogenization temperature was determined by measuring the kinematic viscosity of the liquid metal in the heating-cooling process according to the corresponding temperatures of the appearance of hysteresis phenomena.
Недостатками известного способа являются:The disadvantages of this method are:
Нагрев расплава до температуры, превышающей на 10-20К температуру гомогенизации расплава, не способен обеспечить достижения цели изобретения: повышения плотности и механических свойств отливок за счет измельчения структурных составляющих сплава в практике литья (например: литейном цеху, мастерской и т.п.), поскольку не осуществим. В настоящее время установить точные (с точностью до 5-10 град) значения температур структурных преобразований в жидких металлах и сплавах не представляется возможным. Температуру гомогенизации в известном способе определяли по соответствующим температурам появления гистерезисных явлений в процессе нагрева-охлаждения расплава. Собственно, само явление гистерезиса - это несовпадение политерм структурно-чувствительных свойств, полученных в процессе нагрева и охлаждения расплава. Явление гистерезиса свойств не имеет однозначного температурного значения и фиксируется в некоторой области температур. Кроме того, известные данные о температурных интервалах структурных перестроек в расплавах различных авторов, полученных в разных лабораториях, значительно разнятся между собой: на 20-30, на 50-70 и более градусов. Таким образом, температуру гомогенизации расплава с точностью до 10-20 град найти невозможно и, следовательно, невозможно определить температуру нагрева расплава в известном способе.Heating the melt to a temperature higher than the temperature of melt homogenization by 10-20K is not able to achieve the goal of the invention: increasing the density and mechanical properties of castings by grinding the structural components of the alloy in casting practice (for example: foundry, workshop, etc.), since not feasible. At present, it is not possible to establish the exact (with an accuracy of 5-10 degrees) temperature values of structural transformations in liquid metals and alloys. The homogenization temperature in the known method was determined by the corresponding temperatures of the appearance of hysteresis phenomena during heating-cooling of the melt. Actually, the hysteresis phenomenon itself is a mismatch between the polytherms of the structurally sensitive properties obtained during heating and cooling of the melt. The phenomenon of hysteresis of properties does not have a unique temperature value and is fixed in a certain temperature range. In addition, the known data on the temperature ranges of structural rearrangements in melts of various authors obtained in different laboratories vary significantly: by 20-30, 50-70 or more degrees. Thus, the temperature of the homogenization of the melt with an accuracy of 10-20 degrees cannot be found and, therefore, it is impossible to determine the heating temperature of the melt in the known method.
Между тем погрешность известных высокотемпературных пирометров, применяемых в производственных условиях для контроля температур расплавов, включая импортные, составляет 10°C и более. Погрешность электронных потенциометров, используемых для непосредственного измерения температур расплавов с помощью термопар, находится в пределах 5 град, но за счет применения защитных колпачков возрастает до 15-25 град. Таким образом, интервал температур перегрева в 10-20 град находится в пределах ошибки измерения и не может быть использован при осуществлении способа в реальных условиях практики литья. Он может быть зафиксирован только в лабораторных условиях с использованием специальных приборов и(или) компьютерной техники.Meanwhile, the error of the known high-temperature pyrometers used in production conditions to control the temperature of melts, including imported ones, is 10 ° C or more. The error of the electronic potentiometers used to directly measure the temperature of the melts using thermocouples is within 5 degrees, but due to the use of protective caps increases to 15-25 degrees. Thus, the superheat temperature range of 10-20 degrees is within the measurement error and cannot be used when implementing the method in real conditions of casting practice. It can be fixed only in laboratory conditions using special devices and (or) computer equipment.
Выдержка длительностью 5-15 мин для гомогенизации расплава в перегретом состоянии недостаточна в реальных условиях практики литья и не способна обеспечить повышения плотности и механических свойств отливок за счет измельчения структурных составляющих сплава. В реальных условиях, т.е. в условиях цеха или литейной мастерской, где минимальный объем единовременно расплавляемого металла составляет 10 кг (нормальный - более 100 кг!), из-за неоднородности нагрева: только снизу или только сбоку, при естественном охлаждении сверху - температура в различных сечениях тигля с расплавом может существенно различаться. В частности, при выплавке оловянного сплава в печи сопротивления в объеме 10 кг с использованием тигля АА10, разность температур в различных областях расплава в тигле (например, придонной и верхней) при нагреве до 800°С в первоначальный момент достигает 30-50 град. В печи САТ-0,25 эта разница достигает уже 70 град и более. В пламенных печах разность температур может быть еще больше, в индукционных - меньше. Только для выравнивания температур по объему тигля без перемешивания расплава (оно не предусмотрено в известном способе) необходимо в различных условиях 30-60 мин. Структурные превращения в металлах и сплавах проходят на диффузионном уровне, т.е. медленно. Ранее проведенные исследования развития химической и, следовательно, структурной неоднородности в расплавах алюминиевых, цинковых и оловянных сплавов показали, что значимые результаты структурных преобразований проявляются вне зависимости от массы расплава не ранее чем через 15 мин после выхода расплава на заданный температурный режим [Гаврилин И.В., Шаршин В.Н., Тихонов Н.П. Химическая и структурная неоднородность в жидких металлах и сплавах // Изв. АН СССР. Металлы. 1988. №4. С.44-50]. Для различных объемов расплава время температурной гомогенизации в условиях активного ручного или механического перемешивания составляет 5-15 мин. Таким образом, время, необходимое для структурной гомогенизации расплава в реальных условиях литья, должно составлять без перемешивания не менее 45-75 мин, с активным перемешиванием - 20-30 мин.An exposure time of 5-15 minutes for homogenization of the melt in an overheated state is insufficient in the actual conditions of casting practice and is not able to provide an increase in the density and mechanical properties of castings by grinding the structural components of the alloy. In real conditions, i.e. in a workshop or foundry, where the minimum volume of simultaneously melted metal is 10 kg (normal - more than 100 kg!), due to the heterogeneity of heating: only from below or only from the side, with natural cooling from above - the temperature in different sections of the crucible with the melt can vary significantly. In particular, when the tin alloy is smelted in a resistance furnace in a volume of 10 kg using an AA10 crucible, the temperature difference in different areas of the melt in the crucible (for example, bottom and top) when heated to 800 ° C at the initial moment reaches 30-50 degrees. In the SAT-0.25 furnace, this difference reaches 70 degrees or more. In flame furnaces, the temperature difference can be even greater, in induction - less. Only for temperature equalization in the volume of the crucible without mixing the melt (it is not provided in the known method) is necessary in various conditions 30-60 minutes Structural transformations in metals and alloys take place at the diffusion level, i.e. slow. Previous studies of the development of chemical and, consequently, structural heterogeneity in melts of aluminum, zinc and tin alloys showed that significant results of structural transformations appear regardless of the mass of the melt no earlier than 15 minutes after the melt reaches the specified temperature [Gavrilin I.V. ., Sharshin V.N., Tikhonov N.P. Chemical and structural heterogeneity in liquid metals and alloys // Izv. USSR Academy of Sciences. Metals 1988. No. 4. S.44-50]. For different volumes of the melt, the time of temperature homogenization under conditions of active manual or mechanical stirring is 5-15 minutes. Thus, the time required for structural homogenization of the melt under real casting conditions should be at least 45-75 minutes without stirring, and 20-30 minutes with active stirring.
Охлаждение расплава после гомогенизации до температуры заливки с произвольной скоростью не способно обеспечить повышения плотности и механических свойств отливок за счет измельчения структурных составляющих сплава (скорость охлаждения в известном способе не регламентируется), поскольку при медленном охлаждении, например, вместе с печью достигнутая при перегреве гомогенная структура расплава разрушается: в предкристаллизационный период микрогруппировки атомов различных структурных составляющих расплава преобразуются в дозародыши кристаллизации произвольных форм и размеров, при этом макронеоднородность расплава существенно возрастает. В результате при кристаллизации формируется естественная для данного сплава макронеоднородная структура, а достигнутый при перегреве эффект гомогенизации исчезает.The cooling of the melt after homogenization to the pouring temperature at an arbitrary speed is not able to provide an increase in the density and mechanical properties of the castings due to grinding of the structural components of the alloy (the cooling rate in the known method is not regulated), since during slow cooling, for example, a homogeneous structure achieved by overheating achieved during overheating the melt is destroyed: in the precrystallization period, microgroups of atoms of various structural components of the melt are transformed into the embryo and crystallization of arbitrary shapes and sizes, while the macroinhomogeneity of the melt increases significantly. As a result, during crystallization, a macro-heterogeneous structure that is natural for the alloy is formed, and the effect of homogenization achieved upon overheating disappears.
Известно, что для фиксации высокотемпературной структуры расплава необходимо охлаждать расплав с максимально возможной скоростью. В идеале - это 102-103 град/с. Однако обеспечить указанную скорость охлаждения обычно применяемых в практике литья объемов расплава невозможно. Установлено: минимальная скорость охлаждения расплава, реально обеспечивающая сохранение высокотемпературной гомогенной структуры, должна быть не менее 10 град/с [Никитин В.И., Никитин К.В. Наследственность в литых сплавах. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Машиностроение-1, 2005. - 476 с.]. Скорость охлаждения расплавов в диапазоне 10-30 град/с может быть реально достигнута на оловянных сплавах при переливе перегретого расплава мелкими порциями из плавильного агрегата в холодные графитовые или чугунные тигли для последующей заливки в формы.It is known that to fix the high-temperature structure of the melt, it is necessary to cool the melt at the highest possible speed. Ideally, this is 10 2 -10 3 deg / s. However, it is impossible to provide the indicated cooling rate of the melt volumes commonly used in casting practice. It was established: the minimum melt cooling rate, which actually ensures the preservation of a high-temperature homogeneous structure, should be at least 10 deg / s [V. Nikitin, K. V. Nikitin Heredity in cast alloys. Ed. 2nd, rev. and add. - M.: Mechanical Engineering-1, 2005. - 476 p.]. The cooling rate of the melts in the range of 10-30 deg / s can actually be achieved on tin alloys when overheated melt is poured in small portions from the melting unit into cold graphite or cast-iron crucibles for subsequent casting into molds.
Отсутствие перемешивания является существенным недостатком известного способа, особенно в случае его применения при получении отливок из легкоплавких сплавов: оловянных и свинцовых с явно выраженной гравитационной ликвацией (седиментацией) по плотности. В отсутствии перемешивания происходит расслоение указанных сплавов, в результате чего возникает грубая структурная и, как следствие, химическая макронеоднородность, приводящие к значительному снижению плотности и механических свойств сплава в отливках.The lack of mixing is a significant drawback of the known method, especially in the case of its application in the production of castings from fusible alloys: tin and lead with a pronounced gravity segregation (sedimentation) in density. In the absence of mixing, the stratification of these alloys occurs, resulting in a rough structural and, as a result, chemical macroinhomogeneity, leading to a significant decrease in the density and mechanical properties of the alloy in castings.
Другим недостатком известного способа является ограниченная возможность реализации способа в практике литья. Известный способ может быть реализован только в условиях специальной металлургической лаборатории крупного исследовательского института или университета, поскольку, во-первых, температурный интервал гомогенизации конкретного промышленного сплава можно определить только на основе комплексных исследований политерм структурно-чувствительных свойств расплава, например вязкости или плотности (оборудование и условия для проведения указанных исследований имеются только в указанных лабораториях). Во-вторых, исследования кинетики изменения структурно-чувствительных свойств - это сложный, трудоемкий и дорогостоящий процесс. Регулярные исследования такого рода недоступны в практике литья для большинства литейных заводов и мастерских.Another disadvantage of this method is the limited ability to implement the method in casting practice. The known method can be implemented only in the conditions of a special metallurgical laboratory of a large research institute or university, because, firstly, the temperature range of homogenization of a specific industrial alloy can be determined only on the basis of complex studies of polytherms of the structurally sensitive properties of the melt, for example viscosity or density (equipment and the conditions for conducting these studies are available only in the indicated laboratories). Secondly, studies of the kinetics of changes in structurally sensitive properties are a complex, time-consuming and expensive process. Regular studies of this kind are not available in casting practice for most foundries and workshops.
Целью изобретения является повышение плотности и механических свойств отливок, а также обеспечение возможности широкой реализации способа в практике литья.The aim of the invention is to increase the density and mechanical properties of castings, as well as providing the possibility of widespread implementation of the method in casting practice.
Для достижения поставленной цели сплав перед заливкой нагревают до температуры, превышающей на 200-550 град температуру ликвидус сплава, выдерживают при этой температуре в течение 20-30 мин, охлаждают до температуры, не превышающей температуру заливки сплава, со скоростью не менее 10 град/с, а перед заливкой перемешивают. В процессе нагрева и высокотемпературной выдержки расплав периодически перемешивают не реже чем через 5-10 мин, а при охлаждении ниже температуры заливки его повторно нагревают до температуры заливки, при этом время нахождения сплава в жидком состоянии после охлаждения перед заливкой в форму не должно превышать 20 мин.To achieve this goal, the alloy is heated before pouring to a temperature that is 200-550 degrees higher than the liquidus temperature of the alloy, maintained at this temperature for 20-30 minutes, cooled to a temperature not exceeding the pouring temperature of the alloy, at a speed of at least 10 degrees per second and mix before pouring. During heating and high-temperature aging, the melt is periodically mixed at least after 5-10 minutes, and when cooled below the pouring temperature, it is reheated to the pouring temperature, while the alloy remains in liquid state after cooling before pouring into the mold should not exceed 20 min .
Многочисленными рентгено-структурными исследованиями, а также исследованиями структурно-чувствительных свойств сплавов установлено, что нагрев сплава перед заливкой до температуры, превышающей на 150-200 град температуру ликвидус сплава, обеспечивает разрушение всех посткристаллизационных образований, которые обычно длительное время сохраняются в расплавах при небольших перегревах в виде конгломератов кластеров, активированной поверхности неметаллических включений и являются носителями «структурной наследственности». Это явление обычно фиксируется на политермах изменения кинематической вязкости в виде перегибов и отмечается некоторыми исследователями как первая структурная перестройка в жидком состоянии, обеспечивающая гомогенизацию расплава. Для их повторного образования необходимо значительное снижение температуры вплоть до температуры кристаллизации и длительная выдержка. Именно поэтому на политермах вязкости фиксируется гистерезис: несовпадение кривых, полученных при нагреве и охлаждении расплава.Numerous X-ray structural studies, as well as studies of the structurally sensitive properties of the alloys, have established that heating the alloy before casting to a temperature exceeding the liquidus temperature of the alloy by 150-200 degrees ensures the destruction of all post-crystallization formations, which usually persist for a long time in melts with slight overheating in the form of conglomerates of clusters, activated surfaces of non-metallic inclusions and are carriers of "structural heredity". This phenomenon is usually fixed on the polytherms of kinematic viscosity changes in the form of kinks and is noted by some researchers as the first structural reorganization in the liquid state, which ensures melt homogenization. For their re-formation, a significant decrease in temperature is necessary up to the crystallization temperature and long exposure. That is why hysteresis is recorded on the polytherms of viscosity: the mismatch of the curves obtained during heating and cooling of the melt.
При дальнейшем нагреве под действием усиливающегося теплового движения атомов происходит последовательное разрушение структурных образований расплава - микрогруппировок атомов или кластеров, сопровождающееся уменьшением их размеров вплоть до моноатомных. Соответственно этому однородность сплава возрастает. В этой температурной области (вплоть до температуры кипения расплава) некоторые исследователи отмечали вторые и последующие структурные превращения по типу полиморфных в твердом состоянии. Однако указанные результаты пока не нашли широкого подтверждения. Тем не менее перегрев расплавов до температур на 200-550 и более град выше температуры ликвидус способствует повышению гомогенности расплава и последующему измельчению металла в отливках. Между тем избыточное увеличение перегрева приводит, во-первых, к чрезмерному насыщению газами (по экспоненциальной зависимости от температуры), а, во-вторых, значительному окислению расплава, сопровождающемуся повышенным шлакообразованием. В частности, результаты собственных экспериментальных исследований, проведенных авторами на оловянных сплавах, показали, что при увеличении температуры перегрева выше 550 град над температурой ликвидус сплава не способствует существенному измельчению структуры металла в отливках, а приводит к значительным потерям металла со шлаком и появлению газовой пористости в отливках. Таким образом, перегрев расплава до температур, на 550 град превышающих температуру ликвидус сплава, не эффективен и не целесообразен. С другой стороны, уменьшение температуры перегрева ниже 200 град над температурой ликвидус расплава не гарантирует прохождения структурной перестройки и гомогенизации расплава, поскольку температурный порог начала структурных преобразований зависит не столько от химического состава сплава, сколько от параметров структуры и величины межчастичного взаимодействия в микрогруппировках атомов в расплаве, особенно в микрогруппировках химических соединений.With further heating under the influence of the increasing thermal motion of atoms, a sequential destruction of the structural formations of the melt — microgroups of atoms or clusters — occurs, accompanied by a decrease in their size down to monoatomic ones. Accordingly, the uniformity of the alloy increases. In this temperature range (up to the boiling point of the melt), some researchers noted the second and subsequent structural transformations in the type of polymorphic in the solid state. However, these results have not yet been widely confirmed. Nevertheless, overheating of the melts to temperatures of 200-550 degrees or more above the liquidus temperature increases the homogeneity of the melt and the subsequent grinding of the metal in the castings. Meanwhile, an excess increase in overheating leads, firstly, to excessive saturation with gases (exponentially depending on temperature), and, secondly, a significant oxidation of the melt, accompanied by increased slag formation. In particular, the results of their own experimental studies conducted by the authors on tin alloys showed that, with an increase in the superheat temperature above 550 degrees above the temperature, the liquidus of the alloy does not contribute to a significant refinement of the metal structure in the castings, but leads to significant losses of metal with slag and the appearance of gas porosity in castings. Thus, overheating of the melt to temperatures that are 550 degrees higher than the liquidus temperature of the alloy is neither effective nor feasible. On the other hand, a decrease in the superheat temperature below 200 degrees above the liquidus temperature of the melt does not guarantee passage of the structural transformation and homogenization of the melt, since the temperature threshold for the onset of structural transformations depends not so much on the chemical composition of the alloy as on the structure parameters and the magnitude of the interparticle interaction in the atomic microgroups in the melt , especially in microgroups of chemical compounds.
Перегретый расплав выдерживают в течение 20-30 мин для обеспечения прохождения процесса структурной перестройки атомов. Процессы структурной перестройки в жидких металлах и сплавах проходят на диффузионном уровне. Скорость указанных преобразований существенно возрастает с увеличением температуры перегрева, но все равно достаточно низка. Собственно, на этом обстоятельстве основана вся сущность предлагаемого способа получения отливок с модифицирующей термовременной обработкой расплава: нагревом и длительной выдержкой при тщательном перемешивании добиваются разрушения всех посткристаллизационных образований: остатков тугоплавких интерметаллидов, активированных частиц неметаллических включений, а также измельчения микронеоднородной структуры расплава - микрогруппировок атомов (кластеров), то есть гомогенизации расплава. Затем с помощью ускоренного охлаждения сохраняют достигнутый уровень микронеоднородности до начала процесса кристаллизации расплава в форме. При ускоренном охлаждении медлительные диффузионные процессы, направленные на строительство новых крупных структурных единиц в жидких металлах: конгломератов кластеров, дозародышей кристаллизации и т.п., пройти не успевают. В результате затвердевания такого расплава с достигнутым высоким уровнем микронеоднородности, сопровождающегося глубоким переохлаждением, формируется благоприятная мелкозернистая структура сплава, повышаются плотность и механические свойства отливок.The superheated melt is kept for 20-30 minutes to ensure the passage of the process of structural rearrangement of atoms. The processes of structural adjustment in liquid metals and alloys take place at the diffusion level. The speed of these transformations increases significantly with increasing superheat temperature, but is still quite low. Actually, on this circumstance the whole essence of the proposed method for producing castings with modifying thermo-time processing of the melt is based: by heating and prolonged exposure with thorough mixing, destruction of all post-crystallization formations is achieved: residues of refractory intermetallic compounds, activated particles of non-metallic inclusions, as well as grinding of micro-inhomogeneous melt atom groups (micro clusters), i.e. melt homogenization. Then, using accelerated cooling, the achieved microinhomogeneity level is maintained until the crystallization of the melt in the mold begins. With accelerated cooling, slow diffusion processes aimed at building new large structural units in liquid metals: conglomerates of clusters, crystallization embryos, etc., do not have time to go through. As a result of the solidification of such a melt with a achieved high level of microinhomogeneity, accompanied by deep supercooling, a favorable fine-grained alloy structure is formed, and the density and mechanical properties of the castings increase.
Выдержка менее 20 мин не обеспечивает достижения необходимого уровня гомогенизации расплава, особенно при нижних значениях интервала температур перегрева: в результате в отливках формируется грубая макронеоднородная структура с низкими значениями плотности и прочностных свойств сплавов. Увеличение времени выдержки более 30 мин не способствует значительному измельчению структуры, повышению плотности и механических свойств сплавов, но вместе с тем приводит к повышенному шлакообразованию и насыщению расплавов газами.Exposure of less than 20 min does not provide the necessary level of melt homogenization, especially at lower values of the superheat temperature range: as a result, a coarse macroinhomogeneous structure with low density and strength properties of the alloys is formed in the castings. An increase in the exposure time of more than 30 minutes does not contribute to a significant refinement of the structure, an increase in the density and mechanical properties of the alloys, but at the same time leads to increased slag formation and saturation of the melts with gases.
Охлаждение перегретого расплава до температуры меньше или равной температуре заливки со скоростью не менее 10 град/с. Скорость охлаждения расплавов менее 10 град/с не обеспечивает фиксации достигнутого уровня микронеоднородности расплавов и формирования мелкозернистой структуры отливок, обеспечивающей высокие показатели плотности металла и механических свойств.Cooling the superheated melt to a temperature less than or equal to the pouring temperature at a speed of at least 10 deg / s. The cooling rate of the melts of less than 10 deg / s does not provide a fixation of the achieved level of microinhomogeneity of the melts and the formation of a fine-grained structure of the castings, providing high indicators of the density of the metal and mechanical properties.
При ускоренном охлаждении значительного объема расплава с высоких температур сложно быстро и точно попасть в заданный уровень температуры заливки. В подобных случаях в промышленных условиях обычно на заданное значение не попадают и затем долго нагревают или охлаждают расплав, доводя его температуру до требуемой, нарушая при этом все термовременные параметры технологического процесса. В предлагаемом способе охлаждение расплава проводят до температуры, не превышающей температуру заливки сплава. Это обстоятельство значительно облегчает осуществление способа и поэтому способствует его широкой реализации в практике литья. Охлаждение можно проводить как в область твердого состояния, не задумываясь о конечном значении температуры, так и до температур, находящихся в интервале значений от температуры кристаллизации до температуры заливки. Оба варианта допустимы при осуществлении способа и обеспечивают достижение цели изобретения - повышение плотности и механических свойств сплава в отливках. При этом вариант с кристаллизацией расплава более технологичен, поскольку прост в осуществлении и позволяет разделить способ на два независимых этапа: первый - термообработка расплава с получением мелких твердых быстрозакристаллизованных шихтовых заготовок; и второй - расплавление и ускоренный разогрев мерных порций расплава до температуры заливки с последующей заливкой в формы. Второй вариант - охлаждение расплава до температур, находящихся в интервале значений от температуры кристаллизации до температуры заливки, более экономичен, поскольку не требует энергетических и временных затрат на повторное расплавление. С точки зрения качества первый вариант обеспечивает более высокое качество структуры и более высокие свойства отливок, чем второй.With accelerated cooling of a significant volume of the melt from high temperatures, it is difficult to quickly and accurately get to a given level of pouring temperature. In such cases, in industrial conditions, they usually don’t reach the set value and then heat or cool the melt for a long time, bringing its temperature to the required value, violating all the thermal and process parameters. In the proposed method, the cooling of the melt is carried out to a temperature not exceeding the pouring temperature of the alloy. This fact greatly facilitates the implementation of the method and therefore contributes to its widespread implementation in casting practice. Cooling can be carried out both in the region of the solid state, without thinking about the final value of the temperature, or to temperatures in the range from the crystallization temperature to the pouring temperature. Both options are acceptable in the implementation of the method and ensure the achievement of the purpose of the invention is to increase the density and mechanical properties of the alloy in castings. In this case, the option with crystallization of the melt is more technologically advanced, because it is simple to implement and allows you to divide the method into two independent stages: the first is the heat treatment of the melt with the production of small solid, rapidly crystallized charge preparations; and the second is the melting and accelerated heating of measured portions of the melt to the pouring temperature, followed by pouring into molds. The second option - cooling the melt to temperatures in the range from the crystallization temperature to the pouring temperature, is more economical, since it does not require energy and time costs for re-melting. In terms of quality, the first option provides a higher quality structure and higher properties of castings than the second.
В процессе нагрева и высокотемпературной выдержки расплав периодически перемешивают не реже чем через 5-10 мин. Легкоплавкие сплавы, особенно оловянные и свинцовые, склонны к гравитационной ликвации в жидком состоянии (седиментации). В условиях отсутствия перемешивания или при перемешивании реже чем через 5-10 мин в расплавах указанных сплавов возникают процессы расслоения по плотности, приводящие к нарушению химического состава сплава, развитию структурной макронеоднородности и, как следствие, снижению плотности и механических свойств отливок.During heating and high-temperature aging, the melt is periodically mixed at least after 5-10 minutes. Fusible alloys, especially tin and lead, are prone to gravity segregation in the liquid state (sedimentation). In the absence of mixing or with stirring less than 5-10 minutes later, density separation occurs in the melts of these alloys, leading to a violation of the chemical composition of the alloy, the development of structural macroinhomogeneity and, as a consequence, a decrease in the density and mechanical properties of the castings.
Время нахождения сплава в жидком состоянии после охлаждения перед заливкой в форму не должно превышать 20 мин. При температуре выше температуры плавления, но близкой к температуре ликвидус, переохлажденная высокотемпературная структура расплава находится в крайне неравновесном состоянии. При низких температурах в расплаве возникают процессы, направленные на формирование равновесной для данных условий предкристаллизационной макронеоднородной структуры, состоящей из образований различных форм и размеров: кластеров, конгломератов кластеров, дозародышей и зародышей кристаллизации, химических соединений и т.п. Несмотря на то, что диффузионные процессы протекают медленно, любая выдержка расплава, находящегося в таком неравновесном состоянии, приводит к развитию макронеоднородности и ухудшению конечной структуры и свойств отливок. Однако для подготовки расплава к заливке: подогрева, выравнивания температур, перемешивания, рафинирования нужно технологическое время. Результаты исследований, проведенных авторами на оловянных сплавах показали, что это технологическое время не должно превышать 20 мин. При увеличении технологического времени более 20 мин структура сплава искажается - становится более грубой, плотность и механические свойства отливок снижаются.The residence time of the alloy in a liquid state after cooling before pouring into the mold should not exceed 20 minutes. At a temperature above the melting temperature, but close to the liquidus temperature, the supercooled high-temperature structure of the melt is in an extremely nonequilibrium state. At low temperatures, processes arise in the melt aimed at forming a precrystallization macroinhomogeneous structure that is equilibrium for the given conditions and consists of formations of various shapes and sizes: clusters, conglomerates of clusters, embryos and nuclei of crystallization, chemical compounds, etc. Despite the fact that diffusion processes are slow, any exposure of the melt in such a nonequilibrium state leads to the development of macroinhomogeneity and the deterioration of the final structure and properties of the castings. However, to prepare the melt for pouring: heating, equalizing temperatures, mixing, refining, technological time is needed. The results of studies conducted by the authors on tin alloys showed that this technological time should not exceed 20 minutes. With an increase in the technological time of more than 20 minutes, the alloy structure is distorted - it becomes coarser, the density and mechanical properties of the castings are reduced.
Пример осуществления способаAn example of the method
В испытаниях использовали оловянный сплав следующего состава:In the tests used tin alloy of the following composition:
Sn – 94%, Sb – 3,5%, Cu – 2%, In – 0,5%.Sn - 94%, Sb - 3.5%, Cu - 2%, In - 0.5%.
Температура ликвидус сплава tликв=265°C.The temperature of the liquidus alloy t liquor = 265 ° C.
Температура заливки: tликв+100°C=365°C.Pouring temperature: t liquid + 100 ° C = 365 ° C.
Опытные испытания способа проводили по следующей методике. Оловянные сплавы готовили порционно в объеме порций по 2,0 кг в печи сопротивления типа СШОЛ с использованием огнеупорных графитосодержащих тиглей марки АА3. После расплавления и перегрева порции олова до температуры 450–500°C, в нее при интенсивном перемешивании, последовательно, по мере усвоения, вводили легирующие элементы: медь, сурьму и индий. Выдерживали 40-60 мин для завершения процесса сплавообразования, перемешивали, после чего определяли температуру ликвидус сплава. Для этого отливали часть металла в подогретый керамический тигель, помещали его в шахтную печь. В тигель с расплавом погружали термопару и медленно охлаждали вместе с печью. В исследованиях использовали ХА – термопары с диаметром проволоки 0,5 мм. Показания термопары через специальный преобразователь фиксировали на ПК в виде цифровых параметров с одновременной записью кривой охлаждения. На основании полученных данных, кроме того, осуществляли контроль химического состава различных порций сплава.Experimental testing of the method was carried out according to the following procedure. Tin alloys were prepared batchwise in a volume of 2.0 kg each in a resistance furnace of the SCHOL type using AA3 refractory graphite-containing crucibles. After melting and overheating of a portion of tin to a temperature of 450–500 ° C, alloying elements: copper, antimony and indium were introduced into it with vigorous stirring, sequentially, as they were assimilated. It was held for 40-60 minutes to complete the alloy formation process, stirred, after which the liquidus temperature of the alloy was determined. To do this, part of the metal was cast in a heated ceramic crucible, placed in a shaft furnace. A thermocouple was immersed in a melt crucible and slowly cooled along with the furnace. In studies, we used XA - thermocouples with a wire diameter of 0.5 mm. The thermocouple readings through a special converter were recorded on a PC in the form of digital parameters while recording the cooling curve. Based on the data obtained, in addition, the chemical composition of various portions of the alloy was monitored.
Расплав в тигле АА3 перегревали в печи до заданной температуры, выдерживали для гомогенизации, после чего охлаждали посредством перелива из плавильного тигля в раздаточные чугунные тигли. В процессе нагрева и выдержки расплав тщательно перемешивали по заданному режиму, отдельные опыты проводили без перемешивания. С целью регулирования скорости охлаждения в отдельных случаях чугунные тигли подогревали до 100-200°C. Отдельно, с целью охлаждения ниже температуры ликвидус, расплав заливали в чугунные изложницы. В изложницах получали слитки сечением 30×10 мм, длиной 100 мм. Для контроля скорости охлаждения во внутреннее пространство раздаточных тиглей и изложниц перед разливкой устанавливали термопары. Показания термопары через специальный преобразователь фиксировали на ПК в графическом варианте и в виде таблицы цифровых параметров. Слитки, полученные в чугунных изложницах, повторно расплавляли, ускоренно разогревали до температуры заливки и заливали в формы.The melt in the AA3 crucible was overheated in the furnace to a predetermined temperature, kept for homogenization, and then cooled by overflow from the melting crucible into the cast iron distributing crucibles. During heating and aging, the melt was thoroughly mixed according to a given mode, individual experiments were carried out without stirring. In order to regulate the cooling rate, in some cases, cast-iron crucibles were heated to 100-200 ° C. Separately, in order to cool below the liquidus temperature, the melt was poured into cast-iron molds. In the ingots, ingots with a section of 30 × 10 mm and a length of 100 mm were obtained. To control the cooling rate, thermocouples were installed in the inner space of the dispensing crucibles and molds before casting. The thermocouple readings through a special converter were recorded on a PC in a graphical version and in the form of a table of digital parameters. The ingots obtained in cast-iron molds were re-melted, rapidly heated to pour temperature and poured into molds.
Заливку производили в чугунные формы (без подогрева, tф=15-18°C) при температуре заливки, на 100°C превышающей температуру ликвидус сплава. Отливали образцы в виде прутков диаметром 8 мм и длиной 100 мм для измерения прочности сплавов, а также образцы диаметром 18 мм и длиной 100 мм для определения твердости сплавов. Последние образцы перед проведением испытаний распиливали по высоте на штапики высотой 18-20 мм.Pouring was carried out in cast iron molds (without heating, t f = 15-18 ° C) at a pouring temperature 100 ° C higher than the liquidus temperature of the alloy. Samples were cast in the form of rods with a diameter of 8 mm and a length of 100 mm to measure the strength of the alloys, as well as samples with a diameter of 18 mm and a length of 100 mm to determine the hardness of the alloys. Before testing, the last samples were cut in height into glazing beads with a height of 18–20 mm.
Измерения твердости по Бринелю проводили с использованием прибора HBRV – 187.5 с диаметром индентора 5 мм, нагрузкой 613 Н.The Brinell hardness was measured using an HBRV-187.5 instrument with an indenter diameter of 5 mm and a load of 613 N.
Прочность на изгиб определяли по стандартной методике с использованием прибора для комплексного измерения прочностных свойств при одной сосредоточенной нагрузке, которую прикладывали посередине образца. Предел прочности образцов оловянных сплавов на изгиб рассчитывали по формуле Rизг=3/2 Pl/(bh2), где Р - максимальная масса разрушающей нагрузки, кг; l - расстояние между опорами, см; h - высота поперечного сечения, см; b - ширина поперечного сечения, см. Плотность полученных образцов определяли методом гидростатического взвешивания.Bending strength was determined by a standard method using an instrument for complex measurement of strength properties at one concentrated load, which was applied in the middle of the sample. The ultimate tensile strength of samples of tin alloys was calculated by the formula R ar = 3/2 Pl / (bh 2 ), where P is the maximum mass of the breaking load, kg; l is the distance between the supports, cm; h is the height of the cross section, cm; b is the cross-sectional width, see. The density of the obtained samples was determined by hydrostatic weighing.
После окончания испытаний в каждом конкретном случае контролировали количество образовавшегося шлака путем взвешивания на аналитических весах. Результаты отмечали в процентах от металлозавалки.After testing, in each case, the amount of slag formed was controlled by weighing on an analytical balance. The results were noted as a percentage of metal filling.
Полученные результаты представлены в таблицах 1-6.The results are presented in tables 1-6.
В табл.1 представлены результаты исследований влияния температуры перегрева на плотность и механические свойства контрольного сплава.Table 1 presents the results of studies of the effect of superheat temperature on the density and mechanical properties of a control alloy.
Примечание: Время выдержки в перегретом состоянии во всех случаях было постоянным, τвыд=30 мин. После перегрева разовые порции расплава охлаждали до температур 290-310°C. В течение 10-12 мин подогревали до температуры заливки и после перемешивания заливали в формы.Note: The dwell time in the superheated state in all cases was constant, τ = 30 min vyd. After overheating, single portions of the melt were cooled to temperatures of 290-310 ° C. Within 10-12 minutes, it was heated to the pouring temperature and, after stirring, it was poured into molds.
В табл.2 представлены результаты исследований влияния времени выдержки расплава в перегретом состоянии на плотность и механические свойства контрольного сплава.Table 2 presents the results of studies of the influence of the exposure time of the melt in an overheated state on the density and mechanical properties of the control alloy.
Примечание: Температура перегрева и выдержки расплава 765°C (на 500 град выше температуры ликвидус сплава). Скорость охлаждения во всех случаях составляла 23-25 град/с.После перегрева разовые порции расплава охлаждали до температур 290-310°C. В течение 10-12 мин подогревали до температуры заливки и после перемешивания заливали в формы.Note: The temperature of overheating and holding the melt is 765 ° C (500 degrees higher than the liquidus temperature of the alloy). The cooling rate in all cases was 23–25 deg / s. After overheating, one-time portions of the melt were cooled to temperatures of 290–310 ° C. Within 10-12 minutes, it was heated to the pouring temperature and, after mixing, it was poured into molds.
В табл.3 представлены результаты исследований влияния температуры охлаждения на плотность и механические свойства контрольного сплава.Table 3 presents the results of studies of the effect of cooling temperature on the density and mechanical properties of a control alloy.
Примечание: Температура перегрева и выдержки расплава 765°C (на 500 град выше температуры ликвидус сплава). Время выдержки в перегретом состоянии во всех случаях было постоянным, τвыд=30 мин. После охлаждения до температур выше температуры ликвидус сплава расплавы в течение 10-12 мин подогревали до температуры заливки, перемешивали и заливали в формы. После охлаждения до температур ниже температуры ликвидус сплава полученные слитки повторно расплавляли, в течение 10 мин разогревали до температуры заливки, перемешивали и заливали в формы. При охлаждении до температуры выше температуры заливки расплав в течение 10 мин дополнительно охлаждали до температуры заливки, перемешивали и заливали в форму.Note: The temperature of overheating and holding the melt is 765 ° C (500 degrees higher than the liquidus temperature of the alloy). The exposure time in the overheated state was constant in all cases, τ vyd = 30 min. After cooling to temperatures above the liquidus temperature of the alloy, the melts for 10-12 minutes were heated to the pouring temperature, mixed and poured into molds. After cooling to temperatures below the liquidus temperature of the alloy, the obtained ingots were re-melted, heated to the pouring temperature for 10 minutes, mixed and poured into molds. Upon cooling to a temperature above the pouring temperature, the melt was additionally cooled to the pouring temperature for 10 min, mixed and poured into the mold.
В табл.4 приведены результаты исследований влияния скорости охлаждения на плотность и механические свойства контрольного сплава.Table 4 shows the results of studies of the effect of the cooling rate on the density and mechanical properties of the control alloy.
град /сCooling rate
deg / s
МПаHardness,
MPa
Примечание: Температура перегрева и выдержки расплава 765°C (на 500 град выше температуры ликвидус сплава). Время выдержки в перегретом состоянии во всех случаях было постоянным, τвыд=30 мин. После перегрева разовые порции расплава охлаждали до температур выше температуры ликвидус сплава в диапазоне значений 290-310°C. В течение 12 мин подогревали до температуры заливки и после перемешивания заливали в формы.Note: The temperature of overheating and holding the melt is 765 ° C (500 degrees higher than the liquidus temperature of the alloy). The exposure time in the overheated state was constant in all cases, τ vyd = 30 min. After overheating, single portions of the melt were cooled to temperatures above the liquidus temperature of the alloy in the range of 290-310 ° C. Within 12 minutes, it was heated to the pouring temperature and, after mixing, it was poured into molds.
В табл.5 приведены результаты исследований влияния времени выдержки в жидком состоянии перед заливкой в формы на плотность и механические свойства контрольного сплава.Table 5 shows the results of studies of the effect of the exposure time in the liquid state before pouring into molds on the density and mechanical properties of the control alloy.
Примечание: Температура перегрева и выдержки расплава 765°C (на 500 град выше температуры ликвидус сплава). Время выдержки в перегретом состоянии во всех случаях было постоянным, τвыд=30 мин. После перегрева разовые порции расплава охлаждали до температур выше температуры ликвидус сплава в диапазоне значений 290-310°C. Скорость охлаждения во всех случаях составила 23-25 град /с.Note: The temperature of overheating and holding the melt is 765 ° C (500 degrees higher than the liquidus temperature of the alloy). The exposure time in the overheated state was constant in all cases, τ vyd = 30 min. After overheating, single portions of the melt were cooled to temperatures above the liquidus temperature of the alloy in the range of 290-310 ° C. The cooling rate in all cases was 23-25 deg / s.
В табл.6. приведены результаты исследований влияния интенсивности перемешивания расплава при нагреве и высокотемпературной выдержке на плотность и механические свойства контрольного сплава.In table 6. The results of studies of the influence of the intensity of melt mixing during heating and high-temperature exposure on the density and mechanical properties of the control alloy are presented.
Примечание: Температура перегрева и выдержки расплава 765°C (на 500 град выше температуры ликвидус сплава). Время выдержки в перегретом состоянии во всех случаях было постоянным, τвыд=30 мин. После перегрева разовые порции расплава охлаждали до температур выше температуры ликвидус сплава в диапазоне значений 290-310°C. Скорость охлаждения во всех случаях составила 23-25 град /с. В течение 12 мин подогревали до температуры заливки и после перемешивания заливали в формы.Note: The temperature of overheating and holding the melt is 765 ° C (500 degrees higher than the liquidus temperature of the alloy). The exposure time in the overheated state was constant in all cases, τ vyd = 30 min. After overheating, single portions of the melt were cooled to temperatures above the liquidus temperature of the alloy in the range of 290-310 ° C. The cooling rate in all cases was 23-25 deg / s. Within 12 minutes, it was heated to the pouring temperature and, after stirring, it was poured into molds.
Таким образом, в результате проведенных испытаний предлагаемого способа установлено:Thus, as a result of tests of the proposed method established:
- оптимальный интервал значений температур перегрева при термовременной обработке расплава выше температуры ликвидус на 200-550 град, снижение температуры перегрева ниже 200 град (над tликв сплава) не способствует достижению цели изобретения, увеличение температуры перегрева выше 550 град (над tликв сплава) не эффективно, поскольку не способствует существенному повышению плотности и механических свойств сплава в отливках, но приводит к значительному окислению металла и росту шлакообразования;- the optimum temperature range of values termovremennoy overheating during melt processing temperature above the liquidus to 200-550 degrees, the superheat reduction below 200 deg (t Licv above alloy) does not contribute to achieving the objects of the invention, an increase in the superheat temperature above 550 degrees (over t Licv alloy) did not effective, since it does not contribute to a significant increase in the density and mechanical properties of the alloy in castings, but leads to a significant oxidation of the metal and an increase in slag formation;
- оптимальное время выдержки расплава при термовременной обработке 20-30 мин, уменьшение времени выдержки менее 20 мин не способствует достижению цели изобретения, увеличение более 30 мин также не эффективно и не целесообразно, поскольку не способствует повышению плотности и механических свойств сплава в отливках, но приводит к повышенному окислению металла и росту шлакообразования;- the optimal exposure time of the melt during thermal processing of 20-30 minutes, a decrease in the exposure time of less than 20 minutes does not contribute to the achievement of the objective of the invention, an increase of more than 30 minutes is also not effective and not advisable, since it does not increase the density and mechanical properties of the alloy in castings, but leads to increased oxidation of the metal and the growth of slag formation;
- чем ниже температура охлаждения расплава, вплоть до температур твердого состояния, тем выше плотность и механические свойства сплава в отливках, оптимальные значения температур охлаждения находятся в области твердого состояния сплава; увеличение температуры охлаждения выше температуры заливки расплава (более чем на 100 град выше tликв сплава) приводит к значительному снижению свойств сплава в отливках;- the lower the cooling temperature of the melt, up to temperatures of the solid state, the higher the density and mechanical properties of the alloy in castings, the optimum values of the cooling temperatures are in the region of the solid state of the alloy; an increase in the cooling temperature above the pouring temperature of the melt (more than 100 deg above t liquor of the alloy) leads to a significant decrease in the properties of the alloy in castings;
- выдержка в жидком состоянии перед заливкой расплава в формы снижает модифицирующий эффект от термовременной обработки, приводит к снижению плотности и механических свойств сплава в отливках, время нахождения расплава перед заливкой в формы до 20 мин существенно не влияет на показатели качества отливок, увеличение указанного периода свыше 20 мин приводит к значительному снижению плотности и механических свойств отливок;- holding in a liquid state before pouring the melt into molds reduces the modifying effect of thermal treatment, leads to a decrease in the density and mechanical properties of the alloy in the castings, the residence time of the melt before pouring into the molds up to 20 min does not significantly affect the quality indicators of castings, an increase in the specified period over 20 min leads to a significant decrease in the density and mechanical properties of castings;
- с увеличением скорости охлаждения расплава плотность и механические свойства сплава в отливках возрастают, уменьшение скорости охлаждения ниже 10 град/с не способствует достижению цели изобретения;- with an increase in the cooling rate of the melt, the density and mechanical properties of the alloy in the castings increase, a decrease in the cooling rate below 10 deg / s does not contribute to the achievement of the objective of the invention;
- увеличение интенсивности перемешивания расплава способствует повышению плотности и механических свойств отливок, уменьшение интенсивности перемешивания реже чем через 5-10 мин приводит к существенному снижению плотности и механических свойств отливок.- an increase in the intensity of mixing of the melt contributes to an increase in the density and mechanical properties of castings, a decrease in the intensity of mixing less than 5-10 minutes leads to a significant decrease in the density and mechanical properties of castings.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015129264A RU2638604C2 (en) | 2015-07-16 | 2015-07-16 | Method of production of shaped castings |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015129264A RU2638604C2 (en) | 2015-07-16 | 2015-07-16 | Method of production of shaped castings |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015129264A RU2015129264A (en) | 2017-01-20 |
| RU2638604C2 true RU2638604C2 (en) | 2017-12-14 |
Family
ID=58449813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015129264A RU2638604C2 (en) | 2015-07-16 | 2015-07-16 | Method of production of shaped castings |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2638604C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU507399A1 (en) * | 1974-07-09 | 1976-03-25 | Предприятие П/Я М-5385 | The method of obtaining alloy suspension |
| US4832112A (en) * | 1985-10-03 | 1989-05-23 | Howmet Corporation | Method of forming a fine-grained equiaxed casting |
| SU1595625A1 (en) * | 1987-05-18 | 1990-09-30 | Предприятие П/Я В-8597 | Method of producing shaped castings |
| SU1659170A1 (en) * | 1989-07-27 | 1991-06-30 | Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе | Method of casting alloys of lead-antimony system |
| RU2200763C2 (en) * | 2000-07-13 | 2003-03-20 | Афанасьев Владимир Константинович | Cast iron melt treatment method |
-
2015
- 2015-07-16 RU RU2015129264A patent/RU2638604C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU507399A1 (en) * | 1974-07-09 | 1976-03-25 | Предприятие П/Я М-5385 | The method of obtaining alloy suspension |
| US4832112A (en) * | 1985-10-03 | 1989-05-23 | Howmet Corporation | Method of forming a fine-grained equiaxed casting |
| SU1595625A1 (en) * | 1987-05-18 | 1990-09-30 | Предприятие П/Я В-8597 | Method of producing shaped castings |
| SU1659170A1 (en) * | 1989-07-27 | 1991-06-30 | Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе | Method of casting alloys of lead-antimony system |
| RU2200763C2 (en) * | 2000-07-13 | 2003-03-20 | Афанасьев Владимир Константинович | Cast iron melt treatment method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015129264A (en) | 2017-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Maleki et al. | Effects of squeeze casting parameters on density, macrostructure and hardness of LM13 alloy | |
| US8486329B2 (en) | Process for production of semisolidified slurry of iron-base alloy and process for production of cast iron castings by using a semisolidified slurry | |
| Yubo et al. | Effect of low frequency electromagnetic field on casting crack during DC casting superhigh strength aluminum alloy ingots | |
| Wang et al. | Effects of melt thermal treatment on hypoeutectic Al–Si alloys | |
| Dobrzański et al. | Effect of cooling rate on the solidification behavior of AC AlSi7Cu2 alloy | |
| Venkateswarlu et al. | Effect of hot rolling and heat treatment of Al–5Ti–1B master alloy on the grain refining efficiency of aluminium | |
| Denisov et al. | THE EFFECT OF TRAVELING AND ROTATING MAGNETIC FIELDS ON THE STRUCTURE OF ALUMINUM ALLOY DURING ITS CRYSTALLIZATION IN A CYLINDRICAL CRUCIBLE. | |
| Kuzmanov et al. | Investigation the effect of modification with nanopowders on crystallization process and microstructure of some alloys | |
| US7513962B2 (en) | Alloy substantially free of dendrites and method of forming the same | |
| Rajasekaran et al. | Study of mechanical properties of stir casted Al7075/SiCp composites after thermomechanical treatment | |
| Cardoso et al. | Microstructural evolution of A356 during NRC processing | |
| Findon | Semi-solid slurry formation via liquid metal mixing | |
| RU2638604C2 (en) | Method of production of shaped castings | |
| CN101880806B (en) | Heatproof magnesium alloy and preparation method thereof | |
| Lakshmi et al. | Induction reheating of A356. 2 aluminum alloy and thixocasting as automobile component | |
| Arami et al. | Effect of predeformation and heat treatment conditions in the SIMA process on microstructural and mechanical properties of A319 aluminum alloy | |
| Saklakoğlu et al. | Formation of globular microstructure in A380 aluminum alloy by cooling slope casting | |
| US6994147B2 (en) | Semi-solid metal casting process of hypereutectic aluminum alloys | |
| Agrahari et al. | Effect of cooling rate on microstructures and mechanical property of Al 1230 alloy in a sand casting process | |
| US20040055724A1 (en) | Semi-solid metal casting process and product | |
| Arab | Competitive nucleation in grey cast irons | |
| CN107058769B (en) | A kind of preparation method of ZL105A aluminium alloy | |
| Peng et al. | Investigation on melt concentration during thermal stabilization before directional growth in a Mg–Li eutectic alloy in presence of element volatilization | |
| Nikitin et al. | Influence of methods of producing the AlTi master alloy on its structure and efficiency in the grain refinement of aluminum alloy | |
| Rodríguez et al. | Metallographic study of a cast Al–Si–Cu alloy by means of a novel etchant |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170923 |